专利名称：强化管内换热的丝状绕花内插元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种强化管内换热的内插元件，可广泛用于管壳式换热设备。
目前，现有技术中广泛使用的管壳式换热器，与近年来发展起来的几种新型换热器相比，其主要缺点是传热性能差。在大多数情况下，改善其传热性能的关键在于强化管内侧的换热。为解决这一问题，R.F.Lopina和A.E.Bergles在1969年用扭带状内插元件使管内换热系数提高了30－80％，但阻力却增加了1－4倍，参见R.F.Lopina and A.E.Bergles，Heat Transfer and Pressure Drop in Tape-generated swirl Flow of single phase water，J.of Heat Transter，ASME，Vol.91,PP434-442,1969。为强化管内换热，现有技术中还公开了一种用0.1mm的不锈钢丝绕成孔隙率接近80％的多孔体内插元件，这种内插元件，将换热系数提高了9倍，但阻力系数却提高了60倍。参见K.EMegerlin，R.W.Murpby，A.E.Bergles，Augmentation of Heat Transfer in Tubes by use of Mesh and Brush lnserts，J.of.Heat Transfer.ASME Vol.96 PP145－151，1974。可见，现有技术中采用的强化管内换热的内插元件，虽能明显地提高换热系数，但阻力却以更快的速度增加，再加上安装、维修的复杂化，因此至今未能在工程上很好地推广应用。
本实用新型的目的和任务是针对现有技术的不足和缺陷，提供一种丝状绕花内插元件，该内插元件可以在阻力增加较小的情况下获得显著的强化效果，且具有安装、维修方便等优点。
本实用新型是这样实现的它是用几根金属丝作轴线，而把另外几根螺旋线金属丝按一定规则绕制成园柱型丝状结构。由于该内插元件的特殊的结构和形状，插入管内后，可使管内流体在低流速下产生径向位移和螺旋流相叠加的三维复杂流动，大大地提前诱发湍流和增强了温度梯度方向流体的扰动，从而使管内换热能够在不增加动力消耗的情况下得到显著的强化效果。同时还由于该丝状绕花内插元件呈多孔体，具有很大的孔隙率，即大于90％，故其阻力并未显著增加。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果该丝状绕花内插元件可使管内的工作流体在低速下产生螺旋和径向相叠加的强扰动流，使管内侧换热在不增加动力消耗和阻力增加较小的情况下，达到较好的强化效果。在Re＝1000的情况下，随工作流体的热物性不同，在流速相同的情况下，对于气流可使其换热系数提高5倍，对于液流，可提高10－25倍。由于金属丝的弹性自锁现象，该内插元件还具有在管内易于安装、固定以及检修时易于取出或更换等优点。
附图为丝状绕花内插元件的结构及其在管内的安装情况。
以下结合
本实用新型的具体实施该丝状绕花内插元件是用几根金属丝1作轴线，把另外几根金属丝2螺旋式地围绕着轴线金属丝并按一定规则绕制成园柱型丝状绕花结构。对于不同管径所用的丝状绕花内插元件，绕制时金属丝的螺距也不相同，所采用的金属丝可根据工作流体腐蚀特性的不同而相应地使用钢丝、铝丝、铜丝或不锈钢丝等，金属丝的直径一般为0.9－1.2mm。绕制的丝状绕花内插元件呈多孔体，其孔隙率也应根据工作流体的粘性大小而有所不同，一般应大于90％。这种内插元件可用于各种不同的管长，适用于φ4mm～φ250mm范围内的各种管径。
权利要求1.一种强化管内换热的丝状绕花内插元件，用金属丝绕制而成，其特征是用几根金属丝[1]作轴线，把另外几根螺旋线金属丝[2]按一定规则绕制成园柱型丝状绕花结构。
2.按照权利要求1所述的内插元件，其特征是丝状绕花结构的孔隙率大于90％。
专利摘要一种强化管内换热的丝状绕花内插元件，它是用几根金属丝1作轴线，把另外几根螺旋线金属丝2按一定规则绕制成圆柱形丝状绕花结构，该内插元件可使管内流体在低流速下产生螺旋与径向相叠加的强扰动流，因此可使管内侧换热在不增加动力消耗和阻力增加较小的情况下得到显著的强化效果。在Re＝1000下，随管内工作流体的热物性不同，在相同流速下，对于气流可使换热系数提高5倍，对于液流可提高10—25倍。它既可广泛应用于旧换热器的改造，也可用于新换热器的制造。
文档编号F28F1/40GK2175396SQ93217669
公开日1994年8月24日 申请日期1993年7月9日 优先权日1993年7月9日
发明者罗棣庵 申请人:清华大学